Elektronik aus Kunststoff

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Max-Planck-Institut für Polymerforschung gelingt erstmals ein integrierter Schaltkreis aus Halbleiterpolymer.

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten elektrischen Schaltkreis, wie sie in Computer-Chips vorkommen, aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau. In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an.

Halbleiterpolymer als Monoschicht für Transistor

Das grundlegende Konzept der selbstanordnenden Elektronik gibt es schon seit 1976. Seit Jahrzehnten besteht die Herausforderung darin, eine selbstanordnende Monoschicht eines Halbleiterpolymers in einem Transistor zu bilden. "Die Idee ist, dass alle Komponenten eines Transistors sich in einer hierarchischen Ordnung zusammenfügen und anordnen", sagte Kamal Asadi, Leiter der Humboldt-Forschungsgruppe am MPI für Polymerforschung. Die Monoschicht ist hoch organisiert und kann elektrische Ladungsträger gut leiten. Das Forschungsteam benutzte hierfür die Lösung eines Polymers. Durch das kontrollierte Eintauchen des Transistor-Substrates in die Lösung konnten die Forscher eine vollständige Polymer-Monoschicht wachsen lassen und erzeugen.

Meilenstein für die flexible Elektronik

Um diesen wissenschaftlichen Durchbruch zu erzielen, haben die Forscher das Halbleiterpolymer absichtlich in einem organischen Lösungsmittel aufgelöst, das das Polymer allerdings nicht vollständig auflösen sollte. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler den ersten selbstanordnenden Polymer-Feld-Effekt-Transistor (PoM-FET) herstellen. Dennoch macht ein PoM-FET noch keinen funktionellen integrierten Schaltkreis aus. Deshalb hat das Forschungsteam hunderte von PoM-FETs zusammengefasst und diese gleichzeitig betrieben, um einen 15-Bit-Code-Generator zu erstellen. Dieser Generator ist ein integrierter Schaltkreis, der eine Spannung in einen digitalen Code umwandelt. Dieses wissenschaftliche Ergebnis ist ein Meilenstein für die Anwendungen in der flexiblen Elektronik und in schnell reagierenden Sensoren.

mg

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